设有向其发射激光束的释放激光器5。通过释放激光器5向中性原子磁光阱光学粘胶4发射激光束，使得中性原子磁光阱光学粘胶4的冷原子装载到二维周期纳米光场9中，实现原子冷却用的二维纳米局域光场。二维周期纳米光场9的特点是在纳米粒子的顶部出现电场极小值。
[0031]中性原子磁光阱光学粘胶4的冷原子装载是通过释放激光的作用，改变囚禁原子的激发状态，摆脱磁光阱的束缚作用，从而装载进入到二维周期纳米光场9中，实现原子冷却用的二维纳米局域光场。
[0032]基于上述原子冷却用二维纳米局域光场的构建系统的构建方法:
[0033]步骤1、将纳米粒子阵列7装置水平放置到激光光路系统中；
[0034]步骤2、调节激光光路系统，使入射激光束变成TE偏振的平面波，沿水平方向小角度掠入射到纳米粒子阵列7上或从纳米粒子基底8下方透射到纳米粒子阵列7上，激发表面等离激元共振，在纳米粒子阵列7的上表面产生近场局域增强的二维周期纳米光场9;
[0035]步骤3、利用多普勒冷却和梯度偏振冷却方法实现中性原子磁光阱光学粘胶4;
[0036]步骤4、使中性原子磁光阱光学粘胶4的冷原子装载到二维周期纳米光场9中，实现原子冷却用的二维纳米局域光场。
[0037]下面以Rb原子为例对本发明作进一步说明:
[0038]1、采用计算电磁学方法模拟出Rb原子用二维冷原子表面局域光场的Au纳米粒子阵列7的颗粒直径。
[0039]2、采用晶种还原法制备所需直径的Au纳米粒子悬浊液，然后采用自组装的方式在玻璃基底8上形成单层Au纳米粒子阵列7。
[0040]3、利用支架将Au纳米粒子阵列7水平放置，安装固定到位，颗粒面朝上放置。
[0041 ] 4、调节入射激光器1，输出工作波长为780nm的连续激光，相对Rb原子为红失谐。入射激光输出的连续激光经过聚焦准直透镜组件2后变成宽光束平面波。该平面波经过起偏器3后变成TE波从水平方向小角度掠入射到纳米粒子阵列7上，激发表面等离激元共振，产生近场局域增强的二维周期纳米光场9。该二维周期纳米光场9是在纳米粒子的顶部出现电场极小值。
[0042]5、利用磁光阱在多普勒冷却机制和偏振梯度冷却机制的作用下，形成Rb原子磁光阱光学粘胶。
[0043]6、调节释放激光器5，输出工作波长为420nm的激光，照射到Rb原子磁光阱光学粘胶上，改变Rb原子的激发状态，摆脱磁光阱的束缚作用，在重力作用下冷原子束6垂直下落，从而装载进入到二维周期纳米光场9中，实现囚禁Rb原子的二维纳米局域光场。
[0044]上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.原子冷却用二维纳米局域光场的构建系统，其特征在于:系统设有放置纳米粒子阵列的基底，所述的基底旁设有向所述纳米粒子阵列发射激光束的入射激光器，所述的纳米粒子阵列上方设有中性原子磁光阱光学粘胶，所述的中性原子磁光阱光学粘胶一侧设有向其发射激光束的释放激光器。2.根据权利要求1所述的原子冷却用二维纳米局域光场的构建系统，其特征在于:所述的纳米粒子阵列水平放置于基底上，且纳米粒子阵列由球形纳米粒子组成，直径为10nm?150nm，材料为Ag或Au。3.根据权利要求1或2所述的原子冷却用二维纳米局域光场的构建系统，其特征在于:所述入射激光器输出TE偏振的平面波。4.根据权利要求3所述的原子冷却用二维纳米局域光场的构建系统，其特征在于:所述的入射激光器输出的激光束沿水平方向小角度掠入射到纳米粒子阵列上或从纳米粒子基底下方透射到纳米粒子阵列上，所述小角度为-5至+5度。5.根据权利要求4所述的原子冷却用二维纳米局域光场的构建系统，其特征在于:所述入射激光器和释放激光器均为波长连续可调激光器，所述入射激光器的光路上设有聚焦准直透镜组件和起偏器。6.根据权利要求1或5所述的原子冷却用二维纳米局域光场的构建系统，其特征在于:所述基底的材质为Si02。7.根据权利要求6所述的原子冷却用二维纳米局域光场的构建系统，其特征在于:所述中性原子磁光阱光学粘胶通过多普勒冷却和梯度偏振冷却方法作用在光学粘胶上构建而成。8.基于权利要求1-7中任一项所述的原子冷却用二维纳米局域光场的构建系统的构建方法，其特征在于: 步骤1、将纳米粒子阵列装置水平放置到激光光路系统中； 步骤2、调节激光光路系统，使入射激光束变成TE偏振的平面波，沿水平方向小角度掠入射到纳米粒子阵列上或从纳米粒子基底下方透射到纳米粒子阵列上，激发表面等离激元共振，在纳米粒子阵列的上表面产生近场局域增强的二维周期纳米光场； 步骤3、利用多普勒冷却和梯度偏振冷却方法实现中性原子磁光阱光学粘胶； 步骤4、使中性原子磁光阱光学粘胶的冷原子装载到二维周期纳米光场中，实现原子冷却用的二维纳米局域光场。9.根据权利要求8所述的构建系统的构建方法，其特征在于:所述的纳米粒子阵列采用液相法制备出纳米粒子悬浊液，之后通过自组装的方式在基底上形成单层纳米粒子阵列。10.根据权利要求8或9所述的构建系统的构建方法，其特征在于:所述的二维周期纳米光场是在纳米粒子的顶部出现电场极小值，所述的中性原子磁光阱光学粘胶的冷原子装载是通过释放激光的作用，改变囚禁原子的激发状态，摆脱磁光阱的束缚作用，从而向二维纳米局域光场发射冷原子束。
【专利摘要】本发明揭示了一种原子冷却用二维纳米局域光场的构建系统，系统设有放置纳米粒子阵列的基底，所述的基底旁设有向所述纳米粒子阵列发射激光束的入射激光器，所述的纳米粒子阵列上方设有中性原子磁光阱光学粘胶，所述的中性原子磁光阱光学粘胶一侧设有向其发射激光束的释放激光器。本发明与现有技术相比有如下优点：局域光场中势场梯度更大，光阱深度更深，更容易囚禁原子；局域光场尺寸更小，很容易实现50nm以下的二维局域光场；采用SiO2(玻璃)作为纳米粒子基底，既可以反射照明也可以透射照明，因此原子操纵方式更加多样。
【IPC分类】G21K1/00, B82Y20/00
【公开号】CN105469848
【申请号】CN201511023484
【发明人】石建平, 赵小童, 查射曦, 吴彬, 米佳佳, 黄万霞, 左则文
【申请人】安徽师范大学
【公开日】2016年4月6日
【申请日】2015年12月30日